自动控制原理模拟题与答案Word文档格式.docx
- 文档编号:19567461
- 上传时间:2023-01-07
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:26.91KB
自动控制原理模拟题与答案Word文档格式.docx
《自动控制原理模拟题与答案Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动控制原理模拟题与答案Word文档格式.docx(26页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
3)反馈环节的存在可以较好地改善系统的动态性能。
11
答:
串联校正简单,较易实现。
设于前向通道中能量低的位置,减少功耗。
主要形式有相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正。
GK,试确定使系
(s)
系统的闭环传递函数为:
B24
32
sss
3ssK
2
特征方程为:
()240
Dss
列劳斯表
314
s
22K
1(8-K)/2
0K
24K
要使系统稳定,则K0;
0。
得:
8K0
所以,使系统产生持续振荡的K值为:
K8
将K8代入特征方程,即
D(s)
3ssss
22
s248(4)(
2)
解得其虚根为,sj2。
所以,振荡频率2
解由系统阶跃响应曲线有
h()3
t0.1
p
o
(43)333.3o
系统闭环传递函数为
KK
asK
n
由
t
e
0.1
2联立求解得
33.3
0.33
33.28
由式
(1)
a
2
1108
22
1KK
12
另外lim3
h()lims(s)K2
s0sasK
s0s
要求
解
(1)由图可以写出系统开环传递函数如下:
s(
10
1)(
20
(2)系统的开环相频特性为
()90
arctan
截止频率c0.1101
相角裕度180()2.85
c
故系统稳定。
(3)将其对数幅频特性向右平移十倍频程后,可得系统新的开环传递函数
100
200
其截止频率1010
c1c
而相角裕度180()2.85
1c1
故系统稳定性不变。
由时域指标估算公式可得
o=1oo
0.160.4
(1)o
sin
00.1
c1
s1
所以,系统的超调量不变,调节时间缩短,动态响应加快。
(1)在单位斜坡输入下的稳态误差ess115;
依ess指标:
ss
111
v
15
∴K15
画未校正系统的开环对数幅频特性如图所示。
依图可得:
c153.873
校正前系统相角裕度:
180
00
G(j)18090arctan
90
0arctan3.87314.480
定c"
7.5,作图得:
b11.48dB(AB11.5dB)
作图使:
ACAB11.5dB,过C点作20dB/dec直线交出D点(D2),令
(DCCE)得E点(E28.125)。
这样得出超前校正环节传递函数:
Gc(s)
28.125
且有:
mc"
7.5
校正后系统开环传递函数为:
Gc(s)G(s)
15
(1)
28.125
验算:
在校正过程可保证:
e
K15
c"
7.5(rad/s"
)
0GG
"
180("
)("
}
ccc
"
00arctgcarctgcarctg0018090"
67.73245
228.125
全部指标满足要求。
《自动控制原理》模拟试题二
一、简述题(25分)
1、简述控制系统的基本要求。
2、已知在零初始条件下,系统的单位阶跃响应为
tet
c(t)12e,试求
系统的传递函数。
3、简述最小相位系统与非最小相位系统的异同。
二、已知系统的结构图如图所示,图中R(s)为输入信号,N(s)为干扰信号,试
求传递函数
C(s)
R(s)
,
C(。
(15分)
s)
N(s)
三、某单位负反馈控制系统如图,阻尼比0.5,试求:
(共20分)
R(s)C(s)
+
s(s1)
-
1)、系统类型、阶次。
(2分)
2)、K、无阻尼振荡角频率n、有阻尼振荡角频率d的值。
(6分)
3)、系统的开环传递函数GK(s)。
(2分)
4)、静态误差系数Kp,Kv和Ka。
(3分)
5)、系统对单位阶跃、单位斜坡、单位加速度输入的稳态误差essp,essv,essa。
6)、峰值时间tp,最大超调量p%。
(4分)
四、单位反馈系统的开环传递函数为
(s
2)(
2s
5)
s0.5)
试绘制系统根轨迹,确定使系统稳定的K值范围。
五、对图示的反馈校正系统,试分析:
1}若
G2(s),Gc(s)Kh
Ts1
,分析反馈校正对系统性能的影响。
(10
分)
2)若2(),c()h
GsGsKs
(15
模拟试题二参考答案
一、简述题
控制系统的基本要求:
稳定性、准确性和快速性。
稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件,是控制系统的重要特性。
准确性就是要求被控量和设定值之间的误差达到所要求的精度范围。
准
确性反映了系统的稳态精度。
快速性体现了系统的动态性能,即对过渡过程的形式和快慢提出要求。
表现为对过渡过程时间和超调量的要求。
解单位阶跃输入时,有
R(s),依题意
21
s2s1(s
3s
C(
R(
1)(s
一个稳定系统,若其传递函数的极点和零点都位于s平面的左半部,则
称为最小相位系统,否则,称为非最小相位系统。
对于幅频特性相同的系统,最小相位系统的相位迟后是最小的。
最小相位系
统的对数幅频特性与相频特性之间存在着唯一的对应关系。
C()。
令N(s)0,求
C
图中有3条前向通路,2个回路。
,111
,,,,,
P1GGPGGPGGG
241234231243
,1()
,,
L1GGLGGLL
2423412
则有
C(s)
R(s)
P
3
G
24
GG
34
令R(s)0,求
N
(
有1条前向通路,回路不变。
P1G
,1
41
4
R(s)KC(s)
(6分)
1、1型、2阶(2分)
2、K=1(2分)n=1rad/s(2分)
10.866
d
rad/s(2分)
3、
GK(s)(2分)
s(s1)
4、KplimGK(s)KvlimsGK(s)1KlimsGK(s)0
s0s0s0
5、essp1/(1Kp)0essv1/Kv1essa1/Ka
0.5πππ
1e2
10.5
6、t3.63%e100%100%16.3%
pp
33d
解根轨迹绘制如下:
①实轴上的根轨迹:
2,0.5
②分离点:
1111
d0.5d2d1j2d1j2
解得:
0.41
d。
③与虚轴交点:
D(s)(s2)(s0.5)K
(s2
把s=j代入上方程,令
Re(D(j))(1K)5K10
Im(D(j))(1.52K)0
01.25
K0.2K0.75
根轨迹如图解所示。
1)若
G2(s),Gc(s)Kh
(10分)
2)若G2(s),Gc(s)Khs
(15分)
2c
K/(Ts1)
K/(1KK)
h
1KK/(Ts1)Ts/(1KK)1
hh
反馈系数Kh越大,时间常数越小,惯性减弱。
通过在G1(s)中加入适当的
放大器弥补比例系数的减小。
1KKs/(Ts1)(TKK)s1
保持惯性环节,但时间常数增大了。
Kh越大,时间常数越大。
利用反馈校
正可使原系统中各环节的时间常数拉开,从而改善系统的动态平稳性。
《自动控制原理》模拟试题三
1、绘制图示炉温控制示意图的控制方框图。
(7分)
2、某控制系统结构图,试确定使系统稳定的K值范围。
(10分)
3、简述系统的根轨迹及绘制根轨迹的基本条件。
(8分)
二、已知系统方程组如下:
X
G(s)R(
G(
s)[G(s)
7
8
(s)]C
X(s)
G(s)[X
(s)G
6
s)]
(s)[
s)G
5
(s)]G
G(s)X(
43
试绘制系统结构图,并求闭环传递函数
三、单位反馈系统的开环传递函数为
25
求各静态误差系数和
r(t)12t0.5t时的稳态误差ess。
(20分)
五、对图示系统,完成以下各题:
R(s)10C(s)
1+Ks
s(s2)
1)K为何值时,阻尼比ζ=0.5?
2)比较加入(1+Ks)与不加(1+Ks)时系统的性能(比较分析tp、tr、ts、),
由此得到的结论是什么?
模拟试题三参考答案
炉温控制系统的方框图:
解由结构图,系统开环传递函数为:
(4s
s(s
4)
开环增益
系统型别
k
K4
5ss3Ks2KsK
s442
劳斯表:
S5142K
S414KK
S34(1K)KK1
S2
(15
16
4(1
)K
KK16151.067
32K47K16
S
0.536K0.9334(1K)
S0KK0
使系统稳定的K值范围是:
0.536K0.933。
根轨迹是当开环系统的某个参数(如开环增益K)由零连续变化到无穷大
时,闭环特征方程的根在复平面上变化的轨迹。
对于图示系统
R(s)+C(s)
G(s)
-
H(s)
闭环系统的特征方程为1+G(s)H(s)=0
从而根轨迹的绘制条件为:
1)幅值条件|G(s)H(s)|=1
2)相角条件∠G(s)H(s)=arg[G(s)H(s)]=±
180°
+i·
360°
(i=0,1,2,⋯)
R(s)
系统结构图如图所示。
利用结构图等效化简或梅逊增益公式可求出系统的闭环传递函数为
C(s)
GGGG
123
R(s)1G
236
GGG
345
2347
GGGGG
12348
解
limG(s)lim
s(
0ss
s0
limsG(s)lim
ss0
0s5
25s
limsG(s)lim
05
r1tt时,0
()1()e
ssK
A2
r(t)2t
2时,e0.4
5v
r3(t)0.5t时,
A
ss3K
由叠加原理essess1ess2ess3
要求:
(1)由图可以写出系统开环传递函数如下:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动控制 原理 模拟 答案